Лекция 2
Тема: химическая организация клетки органическиевещества
План:
1.Химические элементы в составе живой материи.
2.Неорганические вещества клетки.
3. Углеводы
4. Липиды
5.Аминокислоты
6.Белки
1.Химические элементы в составе живой материи.
Химический состав живых систем и неживой природы сходен. Главное отличие состоит в количественном соотношении химических элементов и соединений, содержащихся в неживых и живых системах. Самые распространенные химические соединения живых существ – углеродсодержащие молекулы и вода. В клетках живых организмов обнаружены многие элементы периодической системы Д.И. Менделеева. Химические элементы в клетках располагаются очень неравномерно. 4 элемента (углерод, водород, азот и кислород) составляют более 95% массы живой клетки. Все химические элементы клетки делят на три группы:
1. Основные элементы или органогены (кислород, углерод, водород, азот). На их долю приходится 98 %.
2.Макроэлементы (кальций, калий, магний, натрий, железо, сера, фосфор, хлор) - составляют более 1,9% всей массы клетки.
3. Микроэлементы (медь, бор, кобальт, молибден, марганец, никель, бром, цинк, иод и др.). На их долю приходится более 0,1%; концентрация каждого не превышает 0,001%. Это ионы металлов, входящие в состав биологически активных веществ (гормонов, ферментов и др.).
4. Ультрамикроэлементы (уран, золото, бериллий, ртуть, цезий, селен и др.). Их концентрация не превышает 0,000001%. Физиологическая роль многих из них не установлена.
В клетках некоторых организмов обнаружено повышенное содержание отдельных химических элементов. Например, бактерии способны накапливать марганец, морские водоросли – йод, ряска – радий, моллюски и ракообразные – медь, позвоночные – железо.
Все химические соединения в клетке можно разделить на органические и неорганические (рис. 2.1).
Органические высокомолекулярные вещества
Рисунок 2.1 Химический состав клетки
2.Неорганические вещества клетки.
К ним относятся вода и минеральные соли.
Вода необходима для осуществления жизненных процессов в клетке. Ее содержание составляет 70-80% от массы клетки. Основные функции воды:
представляет собой универсальный растворитель;
является средой, в которой протекают биохимические реакции;
определяет физиологические свойства клетки (упругость, объем);
участвует в химических реакциях;
поддерживает тепловое равновесие организма благодаря высокой теплоемкости и теплопроводности;
является основным средством для транспорта веществ.
Минеральные соли присутствуют в клетке в виде ионов: катионы К+, Na+, Ca2+, Mg2+; анионы – Cl-, HCO3-, H2РО4-.
Основными классами органических соединений клеток являются белки, нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы. Кроме того, в составе живой клетки в небольших количествах встречаются органические кислоты, спирты, альдегиды, кетоны, углеводороды, эфиры, амины и др.
В зависимости от молекулярной массы и величины молекул органические вещества клетки можно разделить на низкомолекулярные (мономеры) и высокомолекулярные (полимеры). К полимерам относятся белки, нуклеиновые кислоты, некоторые углеводы: олигосахариды и полисахариды. Если полимер состоит из одного вида мономеров, его называют гомополимером, если же из двух и более – гетерополимером. Гетерополимеры бывают регулярные и нерегулярные. В структуре регулярного полимера порядок чередования мономеров регулярно повторяется. В структуре нерегулярных полимеров нет определённой закономерности чередования мономеров (аминокислоты в белках).
Различные типы клеток содержат неодинаковое количество различных органических веществ. В растительных клетках преобладают углеводы, у животных белки и липиды, однако, каждый класс органических веществ в любом типе клеток выполняет сходные функции.
Рисунок 2.2